■醫研部實驗動物中心副研究員黃國祐
斑馬魚( Zebrafish)是常見受歡迎的觀賞魚類，色彩艷麗種類繁多，對環境適應力強而且飼養方便，對人類來說原本只是水族館中眾多觀賞魚種之一。但是從1970年代後，這種類似斑馬條紋的小魚開始受到科學家的矚目並加以研究，早期多用於研究脊椎動物的胚胎發育，但近十幾年近年來已被科學家廣泛使用作為一般的實驗動物，因為斑馬魚具有許多可作為實驗動物的優點，例如：
1. 斑馬魚是脊椎動物，具有與人類相似的器官系統，例如：心臟血管系統、消化系統、神經系統，因此適合用來研究胚胎及器官的發育。
2. 斑馬魚是體外受精的動物，且早期胚胎是透明的，有利於觀察發育過程中各種型態的變化。
3. 斑馬魚成熟快且繁殖力強，三個月的成魚即可開始繁殖，母魚繁殖能力正常的話,每週都可以經由交配產出100至300個卵，非常適合遺傳及發育胚胎學的研究。
4. 誘發突變及基因轉殖技術在斑馬魚比較容易進行，因此非常適合用來作基因功能研究。
5. 斑馬魚的養殖設備所需空間比較少也比較簡單，因此所需費用也較低。
斑馬魚的應用著重在基因的探討與人類疾病模式相關研究、藥物篩選及毒物測試等。近年來科學家利用斑馬魚進行大規模的基因突變篩選及基因轉殖計畫，已成功得到6000多種的突變種斑馬魚，其中有不少從型態分析得知，類似人類疾病症狀。而從基因定位分析，找出與已知的人類相同的致病基因或新的基因，進而增進人類對這些疾病及相關基因功能的瞭解。
雖然斑馬魚繁殖力強，但是隨著年齡逐漸增加，其繁殖能力還是會下降甚至停止繁殖，這是屬於生物界的自然衰老法則，但此現象在突變種或基因轉殖的生物尤其常見，而且較一般正常基因的生物提早出現。此類繁殖問題也不免俗的在醫研部斑馬魚核心實驗室出現了！
在實驗室成立時所建立的基因轉殖綠色螢光(Green Fluorescent Protein, GFP)的元老級斑馬魚，由於年紀日漸增長，其繁殖效率漸漸下降及生育的仔魚後代也逐漸減少，經過數次自然交配的嘗試之後，公魚甚至已不進行追尾的動作(公魚在交配過程中會追逐著母魚，促使母魚將魚卵由泄殖孔排出，而公魚則會排出精液在水中進行體外受孕)，以至於完全無受精卵可收集培育，因此出現螢光斑馬魚可能斷種的危機。
為了繼續保有這個螢光基因魚種，我們先個別對公母魚進行生殖方面的檢查後發現，公魚的精囊內仍然保有正常但量較少的精液；但母魚膨大的腹腔部內卻少見成熟且品質好的卵，取而代之的卻是較多的脂肪組織，因此我們決定以人工方式採集野生種母魚(Wild-type 就是不帶有任何突變基因的原始斑馬魚種)的健康卵子，與帶有螢光基因公魚的精子，希望以人工受孕(Artificial fertilization)的方式 (也就是一般所謂的試管嬰兒技術)讓這個螢光斑馬魚的基因種源能夠繼續延續下去。
進行人工受孕前一天下午，將欲配對健康且成熟的野生種母魚及元老級螢光斑馬魚公魚置放在配對缸中，讓牠們藉由熟悉彼此的氣味而進入準備好要交配的狀態。隔天上午，先預備好魚類用的麻醉劑(0.4% Tricaine)，將母魚放入裝有麻醉劑的容器中，等魚充分麻醉後，將母魚撈起置於一般擦手紙上，將魚體腹部水分吸乾後，將母魚放於培養皿中，以手指頭輕壓母魚腹部擠出淡黃色魚卵後，將其單獨放回一般的魚缸中甦醒回復。
螢光斑馬魚公魚也一樣進行麻醉後，將公魚撈起，擦乾魚體腹部水分，將其倒置，使魚腹面朝上放置於顯微鏡視下，將腹鰭撥開露出泄殖孔，以鑷子輕推公魚腹面，並將毛細管輕靠於泄殖孔上面，此時可見白色精液被吸入毛細管中，就完成精液採集。同樣將採完精液的公魚單獨放回一般的魚缸中，讓其甦醒回復。
然後將毛細管內的公魚精液送至剛剛所擠出在培養皿的魚卵中，加入少量的魚缸水，讓卵子與精子在培養皿中進行受精作用，大約一分鐘後，加入較多量的魚缸水，使魚卵(胚胎)充分復水，便完成受精動作。受精完的胚胎必須移至28.5℃的培養箱中，讓其繼續發育孵化。24-28小時後發育成功的胚胎就會孵化成仔魚，約5-7日後就可以從培養箱移至一般仔魚飼養缸，再過3-4週後仔魚就能換到正常的飼養缸繼續成長。
由於一隻公魚所擠出的精液可讓二到三隻母魚所擠出的魚卵受，因此人工受孕的技術也適合解決我們所遇到的繁殖問題(螢光公魚還有繁殖能力，但螢光母魚已不再排放卵子)。目前在本核心實驗室藉由此技術產出的試管「魚」兒約有200隻 (如附圖)，牠們的生長及活力皆正常，因此螢光斑馬魚斷種的危機已經解除！且這些提供精卵的魚只有被麻醉並沒有被犧牲，所以牠們是可以被重複使用來當精卵的貢獻者，這樣也能達到科學界大力提倡減少實驗動物用量的目的。
去年開始，在醫研部陳持平主任的積極推廣之下，向外推展跨領域的校際合作研究，因此可預見以斑馬魚作為實驗動物的研究使用會日漸增多，當只能以年老的斑馬魚做繁殖種魚的話，就可能會經常遇到種魚繁殖力低落或不再繁殖的問題，屆時人工受孕的技術便能成為一個簡單且立即的解決方案，讓一些珍貴的基因突變斑馬魚種能繼續延續下去，以利人類之醫學研究用途。